เครื่องประหยัดน้ำร้อนสามารถประหยัดค่าไฟได้เท่าไร?

ในโลกปัจจุบัน ที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานไม่ได้เป็นเพียงคำศัพท์ แต่เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับธุรกิจและครัวเรือน บทบาทของอุปกรณ์ประหยัดพลังงานจึงไม่สามารถกล่าวเกินจริงได้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องประหยัดน้ำร้อนฉันมักถูกถามเกี่ยวกับความประหยัดที่อาจเกิดขึ้นซึ่งนักประหยัดน้ำร้อนสามารถนำมาเป็นต้นทุนด้านพลังงานได้ ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกวิทยาศาสตร์เบื้องหลังนักเศรษฐศาสตร์น้ำร้อน และวัดปริมาณความสามารถในการประหยัดพลังงานของพวกเขา

ทำความเข้าใจพื้นฐานของเครื่องประหยัดน้ำร้อน

เครื่องประหยัดน้ำร้อนคืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบมาเพื่อนำความร้อนทิ้งกลับมาจากก๊าซไอเสียหรือกระแสของเหลวร้อนอื่นๆ โดยจะใช้ความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่เพื่อทำความร้อนล่วงหน้าให้กับน้ำป้อนที่จะเข้าไปในหม้อต้มน้ำหรือระบบน้ำร้อนอื่นๆ ด้วยการอุ่นน้ำล่วงหน้า หม้อต้มน้ำหรือระบบทำความร้อนจะไม่ต้องทำงานหนักเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำให้อยู่ในระดับที่ต้องการ ซึ่งช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงหรือพลังงานที่ต้องใช้

หลักการเบื้องหลังเครื่องประหยัดน้ำร้อนนั้นขึ้นอยู่กับกฎของอุณหพลศาสตร์ ความร้อนจะไหลจากวัตถุที่ร้อนกว่าไปยังวัตถุที่เย็นกว่าเสมอ ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหรือแม้แต่ในระบบทำความร้อนในครัวเรือนขนาดใหญ่ ความร้อนจำนวนมากจะสูญเปล่าไปในรูปของก๊าซไอเสียร้อน นักประหยัดน้ำร้อนใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้โดยการถ่ายโอนความร้อนจากก๊าซไอเสียเหล่านี้ไปยังน้ำเย็นที่เข้ามา

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการประหยัดพลังงาน

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อว่านักประหยัดน้ำร้อนสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้มากเพียงใด

1. ความแตกต่างของอุณหภูมิ

ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างก๊าซไอเสียร้อนและน้ำเย็นที่เข้ามามากเท่าไร ความร้อนก็สามารถถ่ายโอนได้มากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งก๊าซไอเสียสามารถเข้าถึงได้หลายร้อยองศาเซลเซียส เครื่องประหยัดน้ำร้อนสามารถดึงความร้อนกลับคืนมาได้จำนวนมาก หากอุณหภูมิของก๊าซไอเสียอยู่ที่ประมาณ 300°C และอุณหภูมิของน้ำที่เข้ามาคือ 20°C นักเศรษฐศาสตร์ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีสามารถถ่ายเทความร้อนปริมาณมากได้ ซึ่งช่วยลดพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำร้อนขึ้นอีกได้อย่างมาก

2. อัตราการไหล

อัตราการไหลของทั้งก๊าซไอเสียและน้ำที่เข้ามาก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน หากอัตราการไหลของก๊าซไอเสียสูงเกินไป เวลาสัมผัสระหว่างก๊าซและท่อประหยัดไฟอาจไม่เพียงพอสำหรับการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน หากอัตราการไหลของน้ำต่ำเกินไป น้ำอาจร้อนเกินไปในระบบประหยัด ส่งผลให้เกิดความไร้ประสิทธิภาพ ความสมดุลที่เหมาะสมของอัตราการไหลเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประหยัดพลังงานสูงสุด

3. ประสิทธิภาพของระบบ

ประสิทธิภาพของเครื่องประหยัดน้ำร้อนถือเป็นปัจจัยสำคัญ นักเศรษฐศาสตร์คุณภาพสูงที่มีพื้นผิวถ่ายเทความร้อนขั้นสูง เช่น ท่อครีบ สามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ารุ่นพื้นฐาน นอกจากนี้ ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบทำความร้อนที่ติดตั้งเครื่องประหยัดก็มีความสำคัญเช่นกัน หม้อต้มน้ำหรือระบบทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะทำให้การใช้น้ำร้อนที่อุ่นไว้ล่วงหน้าดีขึ้น ส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้มากขึ้น

การคำนวณการประหยัดพลังงาน

เพื่อประเมินการประหยัดพลังงานโดยเครื่องประหยัดน้ำร้อน เราสามารถใช้การคำนวณพื้นฐานบางอย่างได้

สมมติว่าเรามีระบบหม้อต้มน้ำอุตสาหกรรม หม้อไอน้ำใช้ก๊าซธรรมชาติเพื่อทำให้น้ำร้อน ปริมาณพลังงานของก๊าซธรรมชาติอยู่ที่ประมาณ 38 MJ/m³

ขั้นแรก เราต้องกำหนดปริมาณความร้อนที่เครื่องประหยัดนำกลับมาใช้ใหม่ สมการการถ่ายเทความร้อนคือ (Q = m\times c\times\Delta T) โดยที่ (Q) คือความร้อนที่ถ่ายโอน (m) คืออัตราการไหลของมวลของน้ำ (c) คือความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ ((c = 4.18 kJ/kg\cdot K)) และ (\Delta T) คืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของน้ำ

สมมติว่าอัตราการไหลของน้ำที่ไหลเข้า (m = 1,000 กิโลกรัม/ชั่วโมง) และเครื่องประหยัดจะเพิ่มอุณหภูมิของน้ำจาก 20°C เป็น 60°C จากนั้น (\Delta T=60 - 20 = 40K)

ความร้อนที่ถ่ายเท (Q=m\times c\times\Delta T=1000 kg/h\times4.18 kJ/kg\cdot K\times40K = 167200 kJ/h)

แปลงค่านี้เป็น MJ (Q = 167.2 MJ/h)

หากประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำอยู่ที่ 80% ปริมาณก๊าซธรรมชาติที่จำเป็นในการทำให้น้ำร้อนโดยไม่ต้องใช้ตัวประหยัดคือ (Q_{gas}=\frac{Q}{\eta}) โดยที่ (\eta) คือประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ ดังนั้น (Q_{gas}=\frac{167.2 MJ/h}{0.8}=209 MJ/h)

ปริมาตรก๊าซธรรมชาติที่ประหยัดได้ต่อชั่วโมงคือ (V=\frac{Q_{gas}}{38 MJ/m³}\approx5.5 m³/h)

หากก๊าซธรรมชาติมีราคา 0.5 ดอลลาร์ต่อลูกบาศก์เมตร การประหยัดต่อชั่วโมงจะเป็น (5.5 ลบ.ม./ชม.\คูณ 0.5 = 2.75 ดอลลาร์)

นานกว่าหนึ่งปี (สมมติว่ามีชั่วโมงการทำงาน 8,000 ชั่วโมง) เงินออมจะเท่ากับ (2.75\times8000=$22000)

จริง - ตัวอย่างระดับโลก

ในการตั้งค่าอุตสาหกรรม การประหยัดอาจมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น ในโรงงานแปรรูปอาหารขนาดใหญ่ ซึ่งมีการใช้น้ำร้อนอย่างกว้างขวางในการทำความสะอาด ปรุงอาหาร และกระบวนการฆ่าเชื้อ เครื่องประหยัดน้ำร้อนที่ติดตั้งในระบบไอเสียของหม้อไอน้ำของโรงงานสามารถประหยัดพลังงานได้จำนวนมาก

กรณีศึกษาดังกล่าวกรณีหนึ่งเกี่ยวข้องกับโรงงานแปรรูปอาหารที่มีกระแสไอเสียที่อุณหภูมิสูง หลังจากติดตั้งกเครื่องประหยัดน้ำร้อนพวกเขาสามารถลดการใช้ก๊าซธรรมชาติได้ประมาณ 20% ซึ่งแปลงเป็นการประหยัดเงินได้มากกว่า $100,000 ต่อปี

ในภาคการพาณิชย์ โรงแรมหรือโรงพยาบาลขนาดใหญ่ก็ได้รับประโยชน์จากเครื่องประหยัดน้ำร้อนเช่นกัน สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้มีความต้องการน้ำร้อนอย่างต่อเนื่องเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น ฝักบัว บริการซักรีด และล้างจาน ด้วยการติดตั้งเครื่องประหยัดน้ำร้อน พวกเขาสามารถลดค่าพลังงานและยังช่วยรักษาสภาพแวดล้อมที่ยั่งยืนมากขึ้นอีกด้วย

เปรียบเทียบกับระบบนำความร้อนกลับคืนอื่นๆ

การเปรียบเทียบเครื่องประหยัดน้ำร้อนกับระบบนำความร้อนกลับคืนอื่นๆ เช่น เป็นสิ่งที่คุ้มค่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไอเสียและเครื่องอุ่นอากาศและ Economiser-

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไอเสียเป็นอุปกรณ์อเนกประสงค์ที่สามารถใช้เพื่อนำความร้อนกลับคืนจากก๊าซไอเสียสำหรับการใช้งานต่างๆ ไม่ใช่แค่สำหรับทำน้ำร้อนเท่านั้น สามารถใช้ทำความร้อนอากาศ ของเหลวอื่นๆ หรือแม้แต่สร้างไอน้ำได้ แม้ว่าจะมีหลักการประหยัดพลังงานที่คล้ายคลึงกัน แต่เครื่องประหยัดน้ำร้อนได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการทำน้ำร้อน ซึ่งจะทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการใช้งานเฉพาะนั้น

เครื่องอุ่นอากาศและเครื่องประหยัดมักใช้ในโรงไฟฟ้า โดยจะทำความร้อนล่วงหน้าให้กับอากาศที่เผาไหม้และน้ำป้อน ในทางกลับกัน นักประหยัดน้ำร้อนจะเน้นไปที่การให้น้ำร้อนก่อนเท่านั้น ในบางกรณี อาจใช้ระบบเหล่านี้ร่วมกันเพื่อเพิ่มการประหยัดพลังงานสูงสุด

บทสรุปและการเรียกร้องให้ดำเนินการ

โดยสรุปแล้ว เครื่องประหยัดน้ำร้อนสามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนด้านพลังงานได้อย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม เชิงพาณิชย์ หรือการใช้งานภายในประเทศขนาดใหญ่ การประหยัดจริงขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความแตกต่างของอุณหภูมิ อัตราการไหล และประสิทธิภาพของระบบ อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ ผลตอบแทนจากการลงทุนสำหรับผู้ประหยัดน้ำร้อนจะค่อนข้างสั้น ซึ่งโดยปกติจะใช้เวลาไม่กี่ปี

หากคุณกำลังมองหาการลดต้นทุนด้านพลังงานและทำให้ระบบทำความร้อนของคุณมีประสิทธิภาพมากขึ้น เครื่องประหยัดน้ำร้อนคือทางออกที่เหมาะสม ในฐานะซัพพลายเออร์เครื่องประหยัดน้ำร้อนคุณภาพสูง เรามุ่งมั่นที่จะมอบผลิตภัณฑ์และการสนับสนุนทางเทคนิคที่ดีที่สุดแก่คุณ ไม่ว่าคุณจะมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมหรือต้องการโซลูชันสำหรับอาคารพาณิชย์ เราสามารถช่วยคุณค้นหาเครื่องประหยัดน้ำร้อนที่เหมาะกับความต้องการของคุณได้มากที่สุด ติดต่อเราวันนี้เพื่อเริ่มกระบวนการจัดซื้อจัดจ้างและหารือเกี่ยวกับวิธีที่เราสามารถช่วยให้คุณประหยัดพลังงานได้อย่างมาก

อ้างอิง

• Incropera, FP, และ DeWitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายเทมวล จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์
• คู่มือ ASHRAE (2017) ระบบและอุปกรณ์ HVAC สมาคมวิศวกรเครื่องทำความร้อน เครื่องทำความเย็น และเครื่องปรับอากาศแห่งอเมริกา